温度计是根据什么原理制造的

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  lzq2922在路上 2014-06-17 00:00:00

  温度不能直接测量，只能借助于冷热不同物体之间的热交换，以及物体某些物理性质随温度变化的特来间接测量。 一、利用物体热胀冷缩的特性测温 基于某些物体受热体积膨胀的特性制成的温度计称作膨胀式温度计.玻璃管温度计是属于液体膨胀式温度计，双金属温度计是属于固体膨胀式温度计. 双金属温度计中的感温元件是用两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起制成的，双金属片受热后，由于两片金属的膨胀长度不同而产生弯曲。如图1-1所示，温度越高，产生的线膨胀长度差越大，因而引起的弯曲的角度越大。双金属温度计就是按这一原理而制成的。它是用双金属感温片制成螺旋形感温元件。放入金属保护套管内，温度变化时，螺旋形感温元件的自由端便围绕着ZX轴转动一角度，同时带动指针在刻度盘上指示出相应的温度 数值（图1-2）。 二、利用工作物质的压力随温度变化的原理测温 应用压力随温度变化来测温的仪表称为压力式温度计.它是根据处于封闭系统中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积或压力变化这一原理而制成的。测出相应压力，就能知道待测温度。压力式温度计由温包、毛细管和盘簧管（或称弹簧管）组成，如图1-3所示 在温包、毛细管和盘簧管组成的封闭系统中充以工作物质，温包直接与被测介质接触以感受温度的变化而变化，封闭系统中的压力随被测介质温度变化，压力的大小由盘簧管测出。 三、利用热辐射原理测温 热的传递有传导、对流和辐射三种形式。热辐射是高温物体以电磁波的形式辐射出能量，其辐射出的热能与温度有关，温度越高，辐射出的热能越大，辐射式高温计就是根据这一原理制成的。现在，已广泛地被用来测量高于800℃的温度。 四、应用热电效应测温 当两种自由电子密度不同的金属A和金属B密切接触时，按经典电子理论，金属中的自由电子如容器中的气体分子一样，将在金属中进行扩散.若金属A的自由电子密度大于金属B(nA>nB)，从金属A扩散到金属B的自由电子将多于金属B扩散到金属A的自由电子，如图1-4所示 结果金属A失去了电子而带正电，金属B得到了电子而带负电，在金属的接触面形成偶电层，电场的方向由金属A指向金属B，因而阻止自由电子的扩散。当扩散作用和静电场的作用相互抵消时，电子迁移达到动力平衡，此时静电场的接触电势差，按气体分子运动论可证明其大小为 式中k为玻耳兹曼常数，e为电子电荷的值，T为接触点的热力学温度。 从上式可知，接触电势差和两金属的材料及接触点的温度有关，温度越高，金属中的自由电子越活跃，从金属A迁移到金属B的自由电子数目越多，因而接触电势差越高。当A、B两种金属确定后，接触点的电势差仅与温度有关，因而称为热电势，记作eAB（t），t表示接触点的温度，下标中的A、B分别表示金属A和金属B。如果下标次序改变，则e前面的符号作相应的改变， 即eAB（t）=-eBA (t)。 根据经典理论，由两种不同的金属导体组成闭合回路，如两接触点的温度不同，高温度接触点1和低温度接触点2的温度分别为t1和t2，那么两接触点的接触电势差分别为eAB(t1) 和eAB(t2)，方向相反，大小不等，如图1-5所示。 此回路中的电动势E（t1，t2）应等于它们的代数和。即E（t1，t2）= eAB(t1)-eAB(t2)= eAB(t1)+eBA(t2) 当A、B两种材料固定后，如果一个接触点的温度为已知，另一个接触点的温度，亦即待测温度，就可算出。这就是热电偶测温原理。 五、电阻测温原理 我们可依据金属导体或半导体的电阻值随温度变化而改变的性质，来测量温度。例如金属铜在-50～150℃的范围内，它的阻值与温度为线性关系，其表达式为：Rt=R0(1+at) 式中，a=4.25×10-3/℃ 金属铂在0～630℃的范围内电阻值与温度的关系可用下式表示： Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3) 式中，Rt，R0分别为温度t℃，0℃时的电阻值。 A: 常数（＝3.950×10-3/℃） B: 常数 （＝-5.850×10-7/(℃)2） C: 常数（＝-4.22×10-22/(℃)3） 一般金属的电阻值是随着温度的升高而增加，且近于线性关系。而半导体的电阻值却是随温度的升高而减少，而且不是线性关系。 应用半导体热敏电阻测温，在不少场合（如测量腐蚀性介质温度、轴承表面温度以及医用测量 等）已经得到了较广泛的应用。半导体电阻温度计具有良好的抗腐蚀性和灵敏度高、热惯性小、体积小、结构简单、寿命长等优点。但测量范围有一定的限制（一般为-50～+300℃），且由于半导 体热敏电阻的特性曲线的不一致，所以互换性差，应用有一定的局限性。 通常，热敏电阻的材料是各种金属氧化物（如锰、镍、铜和铁法的氧化物等）按一定的比例混合起来，经研磨、成型，加热到一定温度后，结合坚实的整体。 §2 测温仪表的选型 温度测量仪表的选用是一项重要的工作，如果选用不当，不仅不能满足生产要求，而且可能会引起 生产事故，造成不应有的损失.选用测量仪表应考虑如下几个方面: 一、根据工艺要求选择测温仪表的类型 仪表类型的选择是保证仪表正常工作及安全生产的重要前提.因此在选用仪表之前，一定要深入了解掌握工艺过程，掌握工艺对仪表提出的要求.一般应了解掌握如下工艺情况: 1、 被测对象的温度变化范围及变化的快慢； 2、 被测对象的物理和化学性质，如腐蚀性、氧化性气氛还是还原性气氛、粘度大小、污脏 程度、是否易燃、易爆、有毒等； 3、 被测对象是静止还是运动的，是气态、液态温度还是固体温度，是测点温还是平均温度； 4、 信号是否要远传、自动记录、报警； 5、 仪表安装现场的环境条件，如温度、湿度、电磁场、振动等情况。 二、温度测量仪表精度等级的选择 仪表精度等级是根据工艺生产上所允许的Z大测量误差来确定的。 温度测量仪表量程的选择 进行测温时，测量的准确度不仅与选用仪表的精确度等级有关，而且与仪表的量程有关。也就 是说，精确等级相同，但量程不同的仪表，其可能产生的误差是不同的。所以在选用仪表量程时，同样精度等级的仪表应尽量选择测量上限与被测温度相近的仪表，也就是说，在仪表运行时，尽量使它工作在测量上限。但为了保证仪表安全，应留有一定余地，正常使用的测量范围一般为满量程的30～90％。

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